Etude expérimentale de l'instabilité de digitation visqueuse de fluides rhéofluidifiants modèles
Auteur / Autrice : | Maxime Chinaud |
Direction : | Philippe Tordjeman |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mécanique, génie mécanique, génie civil |
Date : | Soutenance le 17/12/2010 |
Etablissement(s) : | Montpellier 2 |
Ecole(s) doctorale(s) : | Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut d'électronique et des systèmes (Montpellier) |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Philippe Tordjeman, Sébastien Manneville, Anke Lindner, Marc Rabaud, Thomas Delaunay, Jacques Attal |
Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Manneville, Anke Lindner |
Mots clés
Résumé
Ce travail de thèse est consacré à l'étude des instabilités de Saffman-Taylor de fluides complexes modèles. Ces derniers sont des solutions de Xanthane dont le caractère rhéofluidifiant augmente avec la concentration en polymère. Dans un premier temps, nous avons étudié les propriétés rhéologiques de ces fluides modèles puis nous avons caractérisé leurs propriétés d'écoulement dans une cellule de Hele-Shaw de forte épaisseur. Dans un deuxième temps, nous avons mesuré par PIV (Particles Image Velocimetry) la distribution du champ de vitesse autour des doigts de Saffman-Taylor pour l'ensemble des fluides étudiés. Afin de valider les expériences de PIV, nous avons caractérisé les vitesses de sédimentation des traceurs, par la technique complémentaire de vélocimétrie par Speckle ultrasonore (Ultrasonic Speckle Velocimetry). Nous avons montré expérimentalement que le champ de vitesse pour tous les fluides est irrotationnel et que la forme du doigt peut être modélisé par un écoulement potentiel autour d'un solide de Rankine. Les expériences ont établi que le rayon de courbure à l'extrémité des doigts est l'unique paramètre qui dépend des propriétés rhéologiques des solutions de Xanthane. De plus, ce paramètre conditionne toute l'hydrodynamique autour des doigts de Saffman-Taylor.